Материал: Каталитический крекинг

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В качестве сырья каталитического крекинга обычно используют деасфальтизат, предварительно подвергнутый гидрообессериванию. Деасфальтизат можно использовать как сырье и без предварительного гидрообессеривания, но в смеси с прямогонным сырьем. Доля деасфальтизата в сырье зависит от свойств сырья деасфальтизации и применяемого растворителя. Так, при деасфальтизации гудрона легкой аравийской нефти бутаном она может составлять 12,4%, пентаном – 9,1%.

Результаты деасфальтизации гудрона легкой аравийской нефти (процесс фирмы Луммус)

Селективная очистка сырья.

В ряде случаев для улучшения показателей работы установок каталитического крекинга прибегают к селективной очистке сырья. В результате этого снижается содержание серы и ароматических компонентов в сырье и удаляются тяжелые металлы, что приводит к увеличению выходов и улучшению качества получаемого при крекинге бензина. Однако при очистке селективным растворителем снижаются ресурсы сырья, так как для каталитического крекинга в качестве сырья берут только очищенный продукт – рафинат.

Чем глубже очистка, то есть чем больше полнота удаления вредных соединений, тем меньше выход рафината. Решение о применении селективной очистки должно приниматься на основании технико-экономического анализа работы комплекса селективной очистки и каталитического крекинга. В некоторых случаях можно несколько

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

снизить затраты на селективную очистку, например в результате использования отработанного растворителя с производства смазочных масел.

Адсорбционно-каталитическая очистка остаточного сырья (процесс «АКО»).

Одним из эффективных процессов, обеспечивающих глубокую очистку нефтяных остатков от нежелательных примесей является процесс облагораживания сырья на мелкодисперсном контактном материале. При осуществлении процесса «АКО», разработанного под руководством Т. Х. Мелик-Ахназарова во ВНИИ НП, происходит селективное испарение сырья на твердо мелкозернистом контактном материале, а также его деметаллизация и деасфальтизация. Контактный материал по своим физическим характеристикам близок к катализатору крекинга в «кипящем» слое, но должен обладать минимальной каталитической активностью, низкой удельной поверхностью и повышенным сродством к коксу и металлам. По схеме и аппаратурному оформлению процесс «АКО» подобен процессу каталитического крекинга.

Твердый мелкозернистый материал циркулирует между реактором и регенератором. В реакторе при контактировании с твердыми частицами легкие компоненты сырья испаряются, а смолисто-асфальтовые вещества, содержащие металлы, серу и азот, отлагаются на поверхности частиц.

В результате очистки мазута происходит удаление тяжелых металлов на 95-98%, серы – на 35-45%, азота – на 50-60%, коксуемость снижается на 75-80%мас. процесс характеризуется низкими выходами бензина и газа и высоким выходом газойлевой фракции

Гидрометаллизация и обессеривание остаточного сырья.

В мировой практике используется ряд технологий, сочетающих гидрометаллизацию и обессеривание остаточного сырья с получением либо котельного топлива, либо сырья для последующего каталитического крекинга и других процессов. Первой стадией является гидрометаллизация, так как деметаллизированное сырье значительно глубже подвергается обессериванию.

Комбинирование каталитической деметаллизации с гидрообессериванием позволяет из тяжелых остатков получить малосернистые продукты при относительно высоких технико-экономических показателях процесса.

Опыт промышленного освоения установок каталитического крекинга.

Каталитический крекинг дистиллятного сырья.

Прогресс в развитии процесса каталитического крекинга вакуумных дистиллятов и совершенствования катализаторов привел к резкому улучшению показателей этого процесса, в первую очередь – к повышению выхода целевого продукта – компонента автобензина.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Из данных, представленных на рисунке ниже следует, что к началу 80-х годов выход компонента автобензина на промышленных установках ККФ в США достиг более 77%об. на сырье (против 40%об. – на первом этапе развития указанного процесса)

Этому способствовало применение таких технических решений, как освоение схемы с лифт-реактором, применение гидроочистки сырья, рециркуляция газойлевых фракций, использование высокоэффективных цеолитсодержащих катализаторов.

Эффективность модернизации установок крекинга и перевода их на более активные катализаторы можно видеть из следующего сравнения удельной загрузки катализатора (кг/м3 сырья) для установки ККФ мощностью 4770 м3/сут:

ранние модели с «кипящим» слоем – 114-143;

установка ЮОПи (1960) – 22,8-28,6;

современная установка ЮОПи с дожигом СО в регенераторе – 8,0-10,0. Дальнейшее совершенствование этого процесса связано с разработкой

«миллисекундного» каталитического крекинга (МСКК), с развитием методов переработки остаточных видов сырья, а также применением способов, обеспечивающих минимальное загрязнение окружающей среды при эксплуатации промышленных установок.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Наибольшее распространение в схемах зарубежных НПЗ получили системы ККФ с микросферическим цеолитсодержащим катализатором, а на российских НПЗ – аналогичные им установки третьего поколения типа Г-43-107 и КТ-1 . В России эти установки используют гидроочистку исходного вакуумного газойля.

На НПЗ США лишь около 30% мощностей крекинга эксплуатируются с предварительной гидроочисткой сырья.

К концу ХХ века в мире эксплуатировались 361 промышленная установка каталитического крекинга, в том числе 332 установки ККФ, использующих микросферический катализатор, и 29 установок – с движущимся слоем гранулированного катализатора (таблица на стр. №16). Их суммарная производительность по сырью составляла около 670 000 000 т в год (740 600 000 м3 в год). Единичные мощности установок каталитического крекинга изменяются в широких пределах: от небольших – около 0,1 млн т в год сырья (фирмы Монтана, США или Аниган, Китай) до гигантских – производительностью 9,5-9,8 млн т в год (фирмы Амоко и Эксон, США).

В80-е годы в сырье начали вводить мазут, а в некоторых случаях проводили крекинг только мазута. Для этого конструктивно был изменен ввод сырья при его контакте с катализатором, усовершенствованы циклоны реактора, в регенераторе появилась секция охлаждения катализатора, в сырье или катализатор добавили пассиватор тяжелых металлов для снижения их отравляющего действия. Для уменьшения выхода оксидов серы в газах регенерации в катализатор вводили добавки, связывающие серу при выжиге кокса и переводящие ее в сероводород.

Одним из лидеров в разработке систем каталитического крекинга является компания ЮОПи, по технологии которой сооружено более 210 промышленных установок(из них 140 находятся в эксплуатации, в том числе 25 установок перерабатывают остаточные виды сырья). В 1991 году фирма ЮОПи совместно с компанией БАРКО предложила технологию каталитического крекинга тяжелых дистиллятов с коротким временем контакта, так называемый «миллисекундный крекинг»(МСКК).

Существо процесса МСКК заключается в значительном сокращении времени контакта сырья и катализатора (до 0,1с вместо характерных для ККФ – 4-20с), что стимулирует протекание первичных реакций крекинга (деструкция исходных углеводородов); при этом незавершенными остаются вторичные реакции: дальнейшая деструкция образовавшихся углеводородов бензинового ряда в газообразные продукты, а также диспропорционирование водорода.

Врезультате возрастает выход бензинового дистиллята и уменьшается выход газообразных продуктов (таблица на стр. №17). При этом увеличивается содержание олефиновых углеводородов в образующихся продуктах, что улучшает качество (повышение октанового числа бензинов) и достигается большее содержание ценных олефинов во фракции С3 – С4 .

Реакции закоксовывания катализатора не успевают пройти достаточно глубоко, что позволяет поддерживать высокую активность катализатора.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Объемы каталитического крекинга в странах с развитой нефтеперерабатывающей промышленностью

*- страны, имеющие менее двух установок каталитического крекинга, в таблицу не включены **- 1 баррель≈0,159 м3.